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17 Mar 2025 | 5 分钟阅读

电荷指的是物质的一种属性,当物体被置于电场或磁场中时,该属性会使物体受到某种力的作用。电荷的连续运动会导致电场或磁场的产生。当多个电场结合在一起时,就会形成电磁场。电荷基本分为两种类型:正电荷和负电荷。正电荷被称为质子,负电荷被称为电子。当电荷为零时,则被称为中子。电荷是标量。毫无疑问,电荷既有大小又有方向。但是,由于电荷不遵循矢量加法的三角形法则和平行四边形法则,因此它们不被表示为矢量。物体的负电荷表示其电子数量多于质子,而物体的正电荷表示其质子数量多于电子。库仑是测量电荷的标准单位。

Q = I x T,

其中 Q 是电荷,

I 是电流,

T 指的是时间。

Charges Definition

电荷的性质

电荷具有多种性质,陈述如下:

  1. 电荷的叠加性 - 假设有三个点电荷,其大小分别为 Q1、Q2 和 Q3。这些电荷有大小但没有方向。因此,根据这一性质,系统的总电荷可以通过这三个电荷的代数和来获得。
  2. 电荷守恒 - 电荷的这一性质表明,电荷既不能被创造也不能被消灭。我们能做的只是将电荷从一个物体转移到另一个物体。
  3. 电荷的量子化 - 电荷的这一性质表明,所有自由电荷都是一个预先定义的基本单位(通常用 e 表示)的整数倍。

库仑定律

根据库仑定律,两个点电荷之间的斥力或静电力,与它们电荷大小的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。该定律用于计算两个给定点之间的力的大小。

起电方法

起电是一个物体获得或失去电荷的过程。它通常用于使一个不带电的新物体带电。起电有三种方式:

  1. 摩擦起电 - 当两个物体相互摩擦时,就会发生摩擦起电。当这两个物体摩擦时,结果是其中一个物体失去电子,而另一个物体得到电子。失去电子的物体带正电,而得到电子的物体带负电。由于摩擦,电荷进入两个物体,因此,这种通过摩擦使物体带电的方法通常被称为摩擦起电。
  2. 接触起电 - 当一个不带电的物体靠近一个带电的物体时,就会发生接触起电。带电导体中的质子和电子数量不相等。因此,我们把一个不带电的导体靠近它,以便它能释放电子并使自身电荷平衡。
  3. 感应起电 - 当我们将一个带电导体靠近一个不带电导体,且两者之间没有任何物理接触时,这种方式被称为感应起电。

静电

当两个不处于平衡状态的物体相互靠近时,相关的电荷和静电荷被称为静电。静电荷会引发两个物体之间的电荷转移。

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摩擦起电

  1. 将一块玻璃和一块树脂相互靠近。
  2. 这两个物体不显示任何电学性质,即使相互摩擦时也是如此。
  3. 当分开后,这两个物体会相互吸引。
  4. 现在用另一块树脂重复该实验。

这个实验将得出以下结果:

  1. 两块玻璃相互排斥。
  2. 同样,两块树脂也相互排斥。
  3. 当放在一起时,玻璃和树脂相互吸引。

这个实验常被用来解释起电的概念。这种吸引和排斥的现象被认为是电现象之一,而物体则被称为带了电。

动电

电荷通过一个物体的流动被称为电流。在电流中移动的粒子被称为电荷载流子。

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这些电荷载流子因导体的不同而异,例如在导线中移动的载流子是电子,在半导体中是空穴,在电解质中是离子,在气体和等离子体中也是离子。电流的标准单位是安培,由一种称为电流表的设备测量。电流有两种类型:

直流电 - 当电流的方向保持不变时,它被称为直流电。在这种电流中,电流从电子密度高的地方流向电子密度低的地方,并且电流始终保持不变。直流电通常缩写为 DC,在家庭电器或机器中广泛使用。

交流电 - 电荷流动方向不断变化的电流被称为交流电。交流电缩写为 AC,通常用于为家庭和工业中的电源插座供电。交流电是双向的。

静电与动电的区别

  1. 在物体表面积累的电被称为静电,而通过电子流动产生的电被称为动电(或电流)。
  2. 当负电荷从一种物质移动到另一种物质时,会产生静电能,而动电是由于电子的运动而产生的。
  3. 静电在导体和绝缘体中都会发生,而动电只在导体中发生。
  4. 静电不产生磁场,但动电会产生磁场。
  5. 静电使用金箔验电器测量,而动电使用模拟和数字电表测量。
  6. 静电存在的时间很短,而动电可以持续较长时间。

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